[发明专利]多功能混合机及合成钛酸锂负极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别地，涉及一种多功能混合机，以及采用该多功能混合机合成钛酸锂负极材料的方法。

背景技术

目前工业化生产的锂电池大多采用碳负极材料，但碳负极材料存在首次充放电效率低；容易与电解液发生反应，循环性能降低，电压滞后等缺点；并且锂电池在过充电时，碳负极表面易形成锂枝晶，从而引起电池短路或爆炸。而钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂作为锂离子电池负极材料具有安全性能强和循环寿命长等特点，特别是用作需要大电流充放的电动力型负极材料时具有明显优势。

合成钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂的方法有高温固相法、溶胶凝胶法、微波法等。其中溶胶凝胶法和微波法成本较高，反映过程复杂，不适合工业化生产；高温相法工艺简单，成本较低，是工业化生产的首选方法。但是高温固相法往往因为混合不均匀，导致烧结出来的钛酸锂产品中含有杂相，且产品倍率充放电性能较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种多功能混合机及一种合成钛酸锂负极材料的方法，以解决钛酸锂产品中含有杂项，倍率充放电性能差的问题。

为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种多功能混合机，其包括分散罐、机体和中空主轴，该多功能混合机还包括换热器、接受罐及真空泵；分散罐设置为间隔的双层结构，在双层结构之间的空间内安装有电阻丝，且双层结构之间的空间内灌注有导热油；换热器与分散罐连接，接受罐与换热器连接，真空泵与接受罐连接。

进一步地，分散罐的出口端设有过滤器，换热器与过滤器连接。

进一步地，分散罐的外部设有热电耦，热电耦与分散罐的双层结构之间的空间电连接。

本发明的另一方面还提供了一种合成钛酸锂负极材料的方法，包括如下步骤：

1）将锂原料中加入去离子水，然后进行搅拌溶解，得到混悬液。

2）将混悬液与钛原料投入多功能混合机中，进行分散步骤，得到第一物料；将第一物料在多功能混合机中进行混合步骤得到第二物料；将第二物料在多功能混合机中进行减压干燥步骤，得到钛酸锂前驱体。

3）将钛酸锂前驱体进行高温烧结后，进行气流粉碎步骤并过400目筛，得到钛酸锂负极材料。

进一步地，分散步骤为将混悬液与钛原料在分散转速为1300-1500rpm下分散2小时。

进一步地，混合步骤为将第一物料在混合转速为50-60rpm下混合1小时。

进一步地，减压干燥步骤为将第二物料在温度为120℃下减压干燥1小时。

进一步地，高温烧结步骤为在600~900℃下干燥5~20小时。

进一步地，烧结温度为800℃，烧结时间为15小时。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的多功能混合机及采用该混合机合成钛酸锂负极材料的方法，工艺简单。由于所得钛酸锂中没有杂相，在7C放电条件下，容量能达到144.4mAh/g，为0.1C容量的84.05%，产品倍率性能优异。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的多功能混合机结构示意图；

图2是本发明优选实施例产品的倍率性能曲线图；

图3是本发明优选实施例产品的X-射线衍射图；

图4是本发明优选实施例产品的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明的一方面提供了一种多功能混合机，现有的混合机包括分散罐1、机体和安装在机体上中空主轴。该机体包括减速电机和搅拌电机，减速电机带动中空主轴转动；搅拌电机带动搅拌轴转动。在中空主轴下端设有行星齿轮箱，搅拌轴穿过主轴和行星齿轮箱。搅拌轴下端设有伸入分散罐的搅拌桨，行星齿轮箱内装有行星传动装置，行星传动装置带动设置于搅拌轴两侧的分散轴转动，每一个分散轴上设有伸入分散罐内的分散盘。

请参照图1，本发明的多功能混合机在分散罐1外部增加了换热器4、接受罐5和真空泵6。换热器4与分散罐1连接，接受罐5与换热器4连接，真空泵6与接受罐5连接。